JPH01413A - 磁気エンコーダ - Google Patents
磁気エンコーダInfo
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- JPH01413A JPH01413A JP63-34365A JP3436588A JPH01413A JP H01413 A JPH01413 A JP H01413A JP 3436588 A JP3436588 A JP 3436588A JP H01413 A JPH01413 A JP H01413A
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- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 16
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- 230000004907 flux Effects 0.000 description 2
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- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明はロボットやマニピュレータ等の製品における駆
動用制御用モータの速度１位置検出器に関する。
動用制御用モータの速度１位置検出器に関する。
（従来の技術）
ロボットやマニピュレータに組込まれた回転または直線
運動を行うアクチュエータの位置および速度を瞬時的に
正確に測定することができる検出器が要求されている。
運動を行うアクチュエータの位置および速度を瞬時的に
正確に測定することができる検出器が要求されている。
このような検出器としては従来光電式が多用されてきた
。この充電式検出器はガラス円板に金属膜を茎着しフォ
トリソにより作られた光学スリットと発光ダイオードお
よび受光素子としてのフォトダイオードから構成されて
いるため、ガラス円板が衝γに弱いことや１発光。
。この充電式検出器はガラス円板に金属膜を茎着しフォ
トリソにより作られた光学スリットと発光ダイオードお
よび受光素子としてのフォトダイオードから構成されて
いるため、ガラス円板が衝γに弱いことや１発光。
受光素子の配置上、薄肉化は不可能であるうえ。
８０゛Ｃ以上の高温では使えないという欠点があった。
近年、ロボットやマニピュレータの小型化に伴い検出器
の耐熱性向上や小型高分解能化の必要性は高まってきた
。このような要求に対し、磁化パターンの書込まれたド
ラムと磁気抵抗効果素子（以下、ＭＲ素子と略す）を組
み合せた磁気エンコーダが発明された（特開昭５４−１
１５２５７１゜（発明が解決しようとする課題） この検出器は回転軸と連動して回転し、ピッチｐで磁化
パターンが書込まれた磁気記録媒体を存する回転体と、
この磁化パターンから漏れる周期的磁場分布を検出する
ＭＲ素子から構成されており、ＭＲ素子の配置は第１４
図のようになっている。つまり、ＭＲ素子ストライプ長
さ方向は磁界の方向と直角に、またストライプ幅方向は
回転体円周方向と平行になっている。このような構成に
おいて磁気記録媒体からの磁界ＨｅｘがＭＲ素子に印加
されたときＭＲ素子に入る磁界Ｈ＊ ｔ ｒは反磁界を
Ｈ４とすると １’１−ｒｔ ＝Ｈ□−Ｈ４ となる（特開昭５７−１９７８８５）。
の耐熱性向上や小型高分解能化の必要性は高まってきた
。このような要求に対し、磁化パターンの書込まれたド
ラムと磁気抵抗効果素子（以下、ＭＲ素子と略す）を組
み合せた磁気エンコーダが発明された（特開昭５４−１
１５２５７１゜（発明が解決しようとする課題） この検出器は回転軸と連動して回転し、ピッチｐで磁化
パターンが書込まれた磁気記録媒体を存する回転体と、
この磁化パターンから漏れる周期的磁場分布を検出する
ＭＲ素子から構成されており、ＭＲ素子の配置は第１４
図のようになっている。つまり、ＭＲ素子ストライプ長
さ方向は磁界の方向と直角に、またストライプ幅方向は
回転体円周方向と平行になっている。このような構成に
おいて磁気記録媒体からの磁界ＨｅｘがＭＲ素子に印加
されたときＭＲ素子に入る磁界Ｈ＊ ｔ ｒは反磁界を
Ｈ４とすると １’１−ｒｔ ＝Ｈ□−Ｈ４ となる（特開昭５７−１９７８８５）。
ここで、ＭＲ素子のパターン幅をＷ、膜厚をり。
ＭＲ素子の飽和磁界をＩｓとすると１反磁界Ｈ４はＨａ
＝４πＩｓ ・□ なので、磁界Ｈ０１，は む Ｈ−ｒｒ ＝Ｈ−−４πＩｓ ・□ となる。つまり、パターン幅Ｗが小さくなると反磁界Ｈ
６が大きくなり、［界Ｈａｆｆが小さくなるのでＭＲ素
子の出力低下がおこる。普通、パターン幅Ｗの２倍が位
置読取単位と考えてよいので。
＝４πＩｓ ・□ なので、磁界Ｈ０１，は む Ｈ−ｒｒ ＝Ｈ−−４πＩｓ ・□ となる。つまり、パターン幅Ｗが小さくなると反磁界Ｈ
６が大きくなり、［界Ｈａｆｆが小さくなるのでＭＲ素
子の出力低下がおこる。普通、パターン幅Ｗの２倍が位
置読取単位と考えてよいので。
このような構造ではＭＲパターン幅１０μｍが限界なの
で、２０μｍが位置読取単位となる。要求されている分
解能は数μｍなので、この構造では不可能である。また
、ＭＴ？素子と磁気記録媒体の距離を数十μｍにしなけ
ればならないので磁気エンコーダの組立て時にＭＲ素子
と磁気記録媒体が接触し、ＭＲ素子を破壊することがあ
った。
で、２０μｍが位置読取単位となる。要求されている分
解能は数μｍなので、この構造では不可能である。また
、ＭＴ？素子と磁気記録媒体の距離を数十μｍにしなけ
ればならないので磁気エンコーダの組立て時にＭＲ素子
と磁気記録媒体が接触し、ＭＲ素子を破壊することがあ
った。
本発明の目的は、＆ｌｌみ立てが容易で、小型高分解能
の磁気エンコーダを提供することにある。
の磁気エンコーダを提供することにある。
（課題を解決するための手段）
本発明の磁気エンコーダは、要求される位Ｗｆｉ取精度
に応じてピンチｐで周期的磁場を発生する磁化パターン
列が少なくとも１組書込まれた磁気記録媒体からの前記
周期的磁場を磁気記録媒体に近接した少なくとも１つの
ストライプ状の磁気抵抗効果素子により出力変換する磁
気エンコーダにおいて５ 磁気記録媒体の磁化の強さが１つのピッチル内で異なり
、前記磁気抵抗効果素子の単位ストライプ長さを２．磁
気記録媒体と磁気抵抗効果素子の最近接距離をｇとした
ときにストライプ長さ方向と前記最近接部での磁気記録
媒体表面とのなす周囲にあり、ストライプ幅方向を磁化
パターン列方向と平行に設けている（第３図参照）。
に応じてピンチｐで周期的磁場を発生する磁化パターン
列が少なくとも１組書込まれた磁気記録媒体からの前記
周期的磁場を磁気記録媒体に近接した少なくとも１つの
ストライプ状の磁気抵抗効果素子により出力変換する磁
気エンコーダにおいて５ 磁気記録媒体の磁化の強さが１つのピッチル内で異なり
、前記磁気抵抗効果素子の単位ストライプ長さを２．磁
気記録媒体と磁気抵抗効果素子の最近接距離をｇとした
ときにストライプ長さ方向と前記最近接部での磁気記録
媒体表面とのなす周囲にあり、ストライプ幅方向を磁化
パターン列方向と平行に設けている（第３図参照）。
（作用）
第７図はＭＲ素子ストライプ長さ方向と近接部での磁気
記録媒体表面接線方向とのなす角変αが出力値に及ぼす
影響を示す図である。ＭＲ素子ス崩でノイズレベルにな
ることが分かった。
記録媒体表面接線方向とのなす角変αが出力値に及ぼす
影響を示す図である。ＭＲ素子ス崩でノイズレベルにな
ることが分かった。
また、ＭＲ素子のストライプ幅方向が磁化パターン列方
向と平行であり、ス［ライプ幅方向に磁化パターンから
の磁界が印加されるので２反磁界Ｈ４の影響を受けるの
はストライプ幅方向であり。
向と平行であり、ス［ライプ幅方向に磁化パターンから
の磁界が印加されるので２反磁界Ｈ４の影響を受けるの
はストライプ幅方向であり。
ピッチｐはストライプ幅により制限はなく、ストライプ
幅に関係なく小さくできるので、高分解能化が可詣にな
る。
幅に関係なく小さくできるので、高分解能化が可詣にな
る。
（実施例）
次に２本発明の実施例について図面を参照して説明する
。
。
第１図は本発明の磁気エンコーダの第１実施例の概略図
、第２図は第１図の実施例において磁化パターンを形成
する方法を示す図、第３図は第１図の実施例における磁
化パターンとＭＲ素子の詳細図、第４図、第５図は第１
図の実施例における出力の波形図である。
、第２図は第１図の実施例において磁化パターンを形成
する方法を示す図、第３図は第１図の実施例における磁
化パターンとＭＲ素子の詳細図、第４図、第５図は第１
図の実施例における出力の波形図である。
本実施例は１回転軸１に固定されたアルミ合金製トラム
２と、その外周部に形成されたＣｏ−γＦ ｅ ｔ ０
３ ｉｆｆ気記録媒体３と、ガラス基板４上に８１Ｎｉ
−Ｆｅｔ１％で形成したＭＲ素子５およびＣｕ Ｉ１９
で形成した端子６よりなる検出ヘッドと。
２と、その外周部に形成されたＣｏ−γＦ ｅ ｔ ０
３ ｉｆｆ気記録媒体３と、ガラス基板４上に８１Ｎｉ
−Ｆｅｔ１％で形成したＭＲ素子５およびＣｕ Ｉ１９
で形成した端子６よりなる検出ヘッドと。
この端子に接続されたリード線７および駆動検出回路８
よりなる。磁気記録媒体３に記されている矢印は磁化の
強さの程度をあられし、第２図に示したようなリングヘ
ンド９を用いてコイル１０に電流を流し着磁を行った。
よりなる。磁気記録媒体３に記されている矢印は磁化の
強さの程度をあられし、第２図に示したようなリングヘ
ンド９を用いてコイル１０に電流を流し着磁を行った。
磁化の強さは１つのビンチル内で変化している。・この
ような構成において磁気記録媒体３からもれる磁界の強
さに応してＭＲ素子５の抵抗変化がおこり、第４図に示
すような三角波形をもつ出力信号が得られた。この信号
の中央値をしきい値としてパルス化すると第５図のよう
になり１位置検出器として使用できる。
ような構成において磁気記録媒体３からもれる磁界の強
さに応してＭＲ素子５の抵抗変化がおこり、第４図に示
すような三角波形をもつ出力信号が得られた。この信号
の中央値をしきい値としてパルス化すると第５図のよう
になり１位置検出器として使用できる。
このような構成では反磁界Ｈ６の影響を受けるのはスト
ライプ幅方向でピンチｐにより制限はない。
ライプ幅方向でピンチｐにより制限はない。
第６図は本実施例におけるピッチｐに対する出力信号を
従来例と比較して示す図である。
従来例と比較して示す図である。
従来例の限界である２０μｍピッチ以下でも出力電圧は
ノイズレベルより十分大きいため高分解能化が可能であ
ることが分かる。また、ＭＲ素子面がドラム面と直角に
なっているので、ＭＲ素子がドラムに触れて断線するこ
ともない。
ノイズレベルより十分大きいため高分解能化が可能であ
ることが分かる。また、ＭＲ素子面がドラム面と直角に
なっているので、ＭＲ素子がドラムに触れて断線するこ
ともない。
第８図は本発明の第２実施例の概略を示す図である。こ
れは、磁気記録媒体３を隣合うパターンで反対に着磁し
たもので、こうすることによって出力電圧を第１実施例
よりも大きくすることが出来る。この理由をつぎに説明
する。磁気記録媒体の磁界の強さがゼロとなるピンチの
境界す部の真上にＭＲ素子があるときは、実施例１のよ
うに同方向の着磁の場合（第１図）パターンａからの磁
界とパターンＣから同方向の磁界が印加されるので実際
はＭＲ素子に入る磁界Ｈは完全にゼロとならない。これ
に対して本実施例の場合（第８図）は、ｂ部でＭＲ素子
に入る磁束の向きが反対になるため互いに打ち消し合っ
て漏れ磁束の強さが完全に０となる。すなはち、第９図
に示すように実施例１に示す同方向着磁の場合の特性（
イ）よりも実施例２に示す反対方向着磁の場合の特性（
ロ）の方が、磁界の変化分が大きくなるとともに。
れは、磁気記録媒体３を隣合うパターンで反対に着磁し
たもので、こうすることによって出力電圧を第１実施例
よりも大きくすることが出来る。この理由をつぎに説明
する。磁気記録媒体の磁界の強さがゼロとなるピンチの
境界す部の真上にＭＲ素子があるときは、実施例１のよ
うに同方向の着磁の場合（第１図）パターンａからの磁
界とパターンＣから同方向の磁界が印加されるので実際
はＭＲ素子に入る磁界Ｈは完全にゼロとならない。これ
に対して本実施例の場合（第８図）は、ｂ部でＭＲ素子
に入る磁束の向きが反対になるため互いに打ち消し合っ
て漏れ磁束の強さが完全に０となる。すなはち、第９図
に示すように実施例１に示す同方向着磁の場合の特性（
イ）よりも実施例２に示す反対方向着磁の場合の特性（
ロ）の方が、磁界の変化分が大きくなるとともに。
ＭＲ素子の抵抗変化率が大きいところを使用できる。し
たがって１本実施例の出力電圧は第１０図−口のように
第１実施例（第１０図イ）よりも大きくとれることにな
る。特に着磁ピッチが１０μｍ以下では、ノイズレベル
よりも十分大きく。
たがって１本実施例の出力電圧は第１０図−口のように
第１実施例（第１０図イ）よりも大きくとれることにな
る。特に着磁ピッチが１０μｍ以下では、ノイズレベル
よりも十分大きく。
その効果は著しい。
以上は１つのピッチ内の磁化の強さ分布が正弦波のもの
について述べたが、三角波でも同じ効果が得られること
は明らかである。
について述べたが、三角波でも同じ効果が得られること
は明らかである。
第１１．１２．１３図は本発明の他の実施例を示す斜視
図である。第１１図は０点とインクリメンタル相を正弦
波電流で形成した例、第１２図は９０゛位相差をつけた
磁化パターン列を２列設けた例、第１３図は２つの異な
った位相差をもつ磁化パターン列をＣｏ−Ｃｒ垂直磁化
膜で各２列ずつ設はブリンジを構成し、出力信号をとり
だしたもので、いずれも第６図と同じ効果が得られた。
図である。第１１図は０点とインクリメンタル相を正弦
波電流で形成した例、第１２図は９０゛位相差をつけた
磁化パターン列を２列設けた例、第１３図は２つの異な
った位相差をもつ磁化パターン列をＣｏ−Ｃｒ垂直磁化
膜で各２列ずつ設はブリンジを構成し、出力信号をとり
だしたもので、いずれも第６図と同じ効果が得られた。
なお１以上の実施例ではドラムを使ったが、ディスク面
に磁気記録媒体を用いても同じ効果があることは明らか
である。
に磁気記録媒体を用いても同じ効果があることは明らか
である。
（発明の効果）
以上説明したように本発明は、ストライプ長さ９０゛の
範囲とし９ストライプ幅方向を磁化パターン列方向と平
行にし、ストライプ幅方向に磁化パターンからの磁界が
印加されるようにしたことにより、高分解能の磁気エン
コーダを提供できる効果がある。
範囲とし９ストライプ幅方向を磁化パターン列方向と平
行にし、ストライプ幅方向に磁化パターンからの磁界が
印加されるようにしたことにより、高分解能の磁気エン
コーダを提供できる効果がある。
第１図は本発明の磁気エンコーダの第１実施例の概略図
、第２図は第１図の実施例において磁化パターンを形成
する方法を示す図、第３図は第１図の実施例における磁
化パターンとＭＲ素子の詳細図、第４図、第５図は第１
図の実施例における出力の波形図、第６図は第１図の実
施例におけるピッチル対する出力電圧の関係を従来例と
比較して示す図、第７図はＭＲ素子パターン長さ方向と
近接部での磁気記録媒体表面とのなす角度αが出力に及
ぼす影響を示す図、第８図は本発明の第２実施例を示す
概略図、第９図は第２実施例における出力増加の機構を
示す図５第１０図は第２実施例における出力電圧を示す
図、第１１〜１３図は本発明の他の実施例を示す斜視メ
寄♂”’：”Ａ”：ｉｔ、＠従来例におけるＭＲ素子の
配置を示す図である。 ｌ・・・・・・回転軸、 ２・・・・・・ド
ラム。 ３・・・・・・磁気記録媒体、 ４・・・・・・ガ
ラス基板。 ５・・・・・・ＭＲ素子、 ６・・・・・・端
子。 ７・・・・・・リード線、 ８・・・・・・駆
動検出回路２９・・・・・・リングへ７１’、
１０・・・・・・コイル。 第２回 第４図 第５図 ピッチＰ（μｍ） 第６ 図 第 ７ 図 第８ 図 第９図 砿７Ｈ 第 １０ 図 ピッチＰ（μｍ）（α）
第１１ 図 （＾） 第１２図 （′Ｌ） 第１３図 （ｂ） 第１４図
、第２図は第１図の実施例において磁化パターンを形成
する方法を示す図、第３図は第１図の実施例における磁
化パターンとＭＲ素子の詳細図、第４図、第５図は第１
図の実施例における出力の波形図、第６図は第１図の実
施例におけるピッチル対する出力電圧の関係を従来例と
比較して示す図、第７図はＭＲ素子パターン長さ方向と
近接部での磁気記録媒体表面とのなす角度αが出力に及
ぼす影響を示す図、第８図は本発明の第２実施例を示す
概略図、第９図は第２実施例における出力増加の機構を
示す図５第１０図は第２実施例における出力電圧を示す
図、第１１〜１３図は本発明の他の実施例を示す斜視メ
寄♂”’：”Ａ”：ｉｔ、＠従来例におけるＭＲ素子の
配置を示す図である。 ｌ・・・・・・回転軸、 ２・・・・・・ド
ラム。 ３・・・・・・磁気記録媒体、 ４・・・・・・ガ
ラス基板。 ５・・・・・・ＭＲ素子、 ６・・・・・・端
子。 ７・・・・・・リード線、 ８・・・・・・駆
動検出回路２９・・・・・・リングへ７１’、
１０・・・・・・コイル。 第２回 第４図 第５図 ピッチＰ（μｍ） 第６ 図 第 ７ 図 第８ 図 第９図 砿７Ｈ 第 １０ 図 ピッチＰ（μｍ）（α）
第１１ 図 （＾） 第１２図 （′Ｌ） 第１３図 （ｂ） 第１４図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、要求される位置読取精度に応じてピッチｐで周期的
磁場を発生する磁化パターン列が少なくとも１組書込ま
れた磁気記録媒体からの周期的磁場を磁気記録媒体に近
接した少なくとも１つのストライプ状の磁気抵抗効果素
子により出力変換する磁気エンコーダにおいて、 磁気記録媒体の磁化の強さが１つのピッチｐ内で異なり
、前記磁気抵抗効果素子の単位ストライプ長さをｌ、磁
気記録媒体と磁気抵抗効果素子の最近接距離をｇとした
ときにストライプ長さ方向と前記最近接部での磁気記録
媒体表面とのなす角度αがｔａｎ＾−＾１（２（ｌ＋ｇ
）／ｐ）度から９０°の範囲にあり、ストライプ幅方向
が磁化パターン列方向と平行に設けられたことを特徴と
する磁気エンコーダ。 ２、磁気記録媒体の１つのピッチ内の磁化の強さの分布
が正弦波である請求項１記載の磁気エンコーダ。 ３、磁気記録媒体の１つのピッチ内の磁化の強さの分布
が三角波状である請求項１記載の磁気エンコーダ。 ４、磁気記録媒体の１つの磁化パターン列内で隣り合う
パターンが同方向または反対方向に着磁されている請求
項２、３または請求項４記載の磁気エンコーダ。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3436588A JPH0617800B2 (ja) | 1987-02-24 | 1988-02-16 | 磁気エンコーダ |
| US07/159,745 US4851771A (en) | 1987-02-24 | 1988-02-24 | Magnetic encoder for detection of incremental and absolute value displacement |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62-39180 | 1987-02-24 | ||
| JP3918087 | 1987-02-24 | ||
| JP3436588A JPH0617800B2 (ja) | 1987-02-24 | 1988-02-16 | 磁気エンコーダ |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01413A true JPH01413A (ja) | 1989-01-05 |
| JPS64413A JPS64413A (en) | 1989-01-05 |
| JPH0617800B2 JPH0617800B2 (ja) | 1994-03-09 |
Family
ID=26373158
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3436588A Expired - Lifetime JPH0617800B2 (ja) | 1987-02-24 | 1988-02-16 | 磁気エンコーダ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0617800B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH077012B2 (ja) * | 1987-08-18 | 1995-01-30 | 富士通株式会社 | 加速度センサ |
| US5045206A (en) * | 1990-12-05 | 1991-09-03 | Exxon Research & Engineering Company | Selective multi-ring aromatics extraction using a porous, non-selective partition membrane barrier |
| US5632835A (en) * | 1991-06-07 | 1997-05-27 | Bridgestone Corporation | Laminated glass and preparation thereof |
| AU746895B2 (en) | 1997-10-03 | 2002-05-02 | New Japan Chemical Co. Ltd. | Diacetal composition, process for the preparation of the same, nucleating agent for polyolefins containing the same, polyolefin resin compositions, and moldings |
-
1988
- 1988-02-16 JP JP3436588A patent/JPH0617800B2/ja not_active Expired - Lifetime
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